💡 10. Sınıf Fizik: Doğrusal su dalgalarının düzlem engelden yansıması Çözümlü Örnekler

Su dalgalarının düzlem engelden yansıması, ışığın düzlem aynada yansıması kurallarına %100 uyum sağlar. ✅

• Yansıma Kanunu: Bir dalganın gelme açısı, her zaman yansıma açısına eşittir.
• Soruda verilen gelme açısı \( i = 40^\circ \) olarak belirtilmiştir.
• Yansıma kanununa göre; Gelme Açısı \( = \) Yansıma Açısı bağıntısından:
• \( i = r \)
• \( 40^\circ = r \) olur.

👉 Sonuç olarak yansıma açısı \( 40^\circ \) bulunur.

Dalgaların yansıması sırasında ortam özellikleri ve kaynak özellikleri incelenmelidir: 💡

• Hız: Su dalgalarının hızı sadece ortamın derinliğine bağlıdır. Ortam değişmediği (derinlik sabit kaldığı) için dalganın hızı değişmez.
• Dalga Boyu: Hız ve frekans değişmediği için \( \lambda = v \div f \) formülüne göre dalga boyu değişmez.
• Doğrultu: Dalga engele çarptığında yön değiştirir. Bu nedenle yayılma doğrultusu değişir.

✅ Bu durumda I ve II numaralı nicelikler değişmez.

Bu soruda geometrik bir ilişkiyi fark etmemiz gerekir: 🔍

• Dalga cephesi, ilerleme doğrultusuna her zaman diktir (\( 90^\circ \)).
• Engel normali de engele diktir (\( 90^\circ \)).
• Geometrik kurallar gereği; dalga cephesinin engelle yaptığı açı, dalganın ilerleme doğrultusunun normalle yaptığı açıya (gelme açısına) eşittir.
• Dalga cephesinin engelle yaptığı açı \( = 30^\circ \) ise;
• Gelme açısı \( i = 30^\circ \) olur.

📌 Not: Eğer ilerleme doğrultusunun engelle yaptığı açı verilseydi, bunu \( 90^\circ \)'den çıkararak gelme açısını bulurduk.

O noktası engele çarptığı an, dalganın bir kısmı yansımış, bir kısmı ise henüz engele ulaşmamıştır: 🌓

• O-L Kısmı: Henüz engele ulaşmadığı için orijinal doğrultusunda ilerlemeye devam eder. Engel ile \( 50^\circ \) açı yapacak konumdadır.
• K-O Kısmı: Engele daha önce çarptığı için yansımıştır. Yansıma kuralına göre, yansıyan bu kısım da engel ile simetrik olarak \( 50^\circ \) açı yapacak şekilde yön değiştirmiştir.
• O noktası tam engel üzerindedir. Dalga "V" harfine benzer bir şekil alır ancak kollarından biri yansımış durumdadır.

✅ Sonuçta O noktası engeldeyken, dalganın yansıyan kısmı ile yansımayan kısmı engel ile eşit açılar yapacak şekilde bir bütün oluşturur.

Adım adım ışın izleme yöntemi (geometri) uygulayalım: 🚶‍♂️

• 1. Engel: İlerleme doğrultusu engel ile \( 40^\circ \) açı yapıyorsa, gelme açısı \( 90 - 40 = 50^\circ \) olur.
• Birinci engelden yansıma açısı da \( 50^\circ \) olur. Dolayısıyla yansıyan dalganın engel ile yaptığı açı yine \( 40^\circ \)'dir.
• Üçgen Oluşturma: İki engel ve dalganın izlediği yol bir üçgen oluşturur. Engeller arası açı \( 60^\circ \), dalganın birinci engelden ayrılma açısı \( 40^\circ \).
• Üçgenin iç açıları toplamı \( 180^\circ \) olduğundan: \( 180 - (60 + 40) = 80^\circ \).
• Bu \( 80^\circ \), dalganın ikinci engele çarpma (yüzeyle yaptığı) açısıdır.
• 2. Engel Yansıma: İlerleme doğrultusu yüzeyle \( 80^\circ \) yapıyorsa, normalle yapılan açı (gelme açısı) \( 90 - 80 = 10^\circ \) olur.
• Yansıma kuralına göre gelme açısı yansıma açısına eşittir.

✅ İkinci engelden yansıma açısı \( 10^\circ \) olarak bulunur.

Bu özel bir durumdur ve "dik gelme" olarak adlandırılır: 🎯

• Dalga cephesi engele paralel, ilerleme doğrultusu ise engele diktir.
• Bu durumda gelme açısı (normal ile yapılan açı) \( 0^\circ \) olur.
• Yansıma kanununa göre \( i = r \) olduğundan, yansıma açısı da \( 0^\circ \) olmalıdır.
• Sonuç: Dalga, çarptığı doğrultu üzerinden, yani kendi üzerinden geri döner.
• Dalganın hızı ve dalga boyu büyüklük olarak değişmez, sadece hızı vektörel olarak tersine döner.

Su dalgalarının düzlem engelden yansıması, diğer dalga türlerinin yansımasıyla büyük benzerlik gösterir: 💡

• Ses Dalgaları: Boş bir odada veya bir dağın yamacına karşı bağırdığımızda sesin geri gelmesi (yankı olayı), ses dalgalarının sert bir yüzeyden yansımasıdır.
• Işık Dalgaları: Karanlık bir odada el fenerini düz bir aynaya tuttuğumuzda ışığın geri dönmesi, ışık dalgalarının yansımasıdır.
• Benzerlik: Havuzdaki su dalgalarının duvardan yansıması, tıpkı sesin yankı yapması veya ışığın aynadan yansıması gibi yansıma kanunlarına tabidir.

👉 En benzer örnek: Işığın düzlem aynada yansımasıdır.

Hız formülünü hatırlayalım ve yansımanın etkisini inceleyelim: 🚀

• Verilenler: Frekans \( f = 2 \) süzü (saniye üzeri eksi bir), Dalga boyu \( \lambda = 6 \) cm.
• Hız Hesabı: Dalgaların hızı \( v = \lambda \times f \) formülü ile bulunur.
• \( v = 6 \times 2 = 12 \) cm/s.
• Yansıma Etkisi: Su dalgaları düzlem engelden yansıdığında, ortamın derinliği değişmediği sürece hızın büyüklüğü değişmez.
• Sadece dalganın hareket yönü değişir.

✅ Bu nedenle, yansıyan dalgaların yayılma hızı yine \( 12 \) cm/s olarak kalır.